【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)程調(diào)度就要?jiǎng)儕Z正在處理器上運(yùn)行的進(jìn)程使用處理器的權(quán)力，搶回分配給它的處理器，而把處理器讓具有更高優(yōu)先數(shù)的進(jìn)程使用。這種搶占式的優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中很有用。例如，在實(shí)際系統(tǒng)中可把處理緊急情況的報(bào)警進(jìn)程賦予最高優(yōu)先數(shù)，一旦有緊急事件發(fā)生時(shí)，觸發(fā)報(bào)警進(jìn)程就緒，進(jìn)程調(diào)度就讓這個(gè)報(bào)警進(jìn)程搶占處理器進(jìn)行緊急處理和發(fā)出警告信號(hào)。3．時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法中，時(shí)間片值的選取對(duì)系統(tǒng)有什么影響？答：時(shí)間片取值的大小關(guān)系到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率和用戶的滿意度，所以，時(shí)間片的值應(yīng)根據(jù)進(jìn)程要求系統(tǒng)給出應(yīng)答的時(shí)間和進(jìn)入系統(tǒng)的進(jìn)程數(shù)來決定。如果要求系統(tǒng)快速應(yīng)答則時(shí)間片小一些，這樣使輪轉(zhuǎn)一遍的總時(shí)間減少而可對(duì)進(jìn)程盡快應(yīng)答。如果進(jìn)程數(shù)少，則時(shí)間片可以大一些，這樣可減少進(jìn)程調(diào)度的次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。對(duì)每個(gè)進(jìn)程可規(guī)定相同的時(shí)間片，但有的系統(tǒng)對(duì)不同的進(jìn)程規(guī)定不同的時(shí)間片，例如，對(duì)很少使用外圍設(shè)備而需要運(yùn)算時(shí)間長的進(jìn)程，給一個(gè)大一些的時(shí)間片，以達(dá)到減少調(diào)度次數(shù)，加快進(jìn)程執(zhí)行速度的目的。但應(yīng)注意到，時(shí)間片值過大時(shí)該算法退化為先來先服務(wù)；時(shí)間片值過小時(shí)，加重系統(tǒng)開銷。4．引起“進(jìn)程切換”的時(shí)機(jī)有哪些？答：我們把處理機(jī)從一個(gè)進(jìn)程轉(zhuǎn)到另一個(gè)進(jìn)程稱為“進(jìn)程切換”。引起“進(jìn)程切換”的時(shí)機(jī)有以下幾種情況：（1）一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)榈却隣顟B(tài)。（2）一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。（3）一個(gè)進(jìn)程從等待狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。（4）一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行完成而撤離系統(tǒng)。5．中斷分為哪幾種類型，給出各自的含義。答：（1）硬件故障中斷。它是由于機(jī)器故障造成的，例如，電源故障、主存出錯(cuò)等。（2）程序中斷。這是由于程序執(zhí)行到某條機(jī)器指令時(shí)可能出現(xiàn)的各種問題而引起的中斷，例如，發(fā)現(xiàn)定點(diǎn)操作數(shù)溢出、除數(shù)為“0”、地址越界、使用非法指令碼、目態(tài)下的用戶使用了特權(quán)指令等。（3）外部中斷。這是由各種外部事件引起的中斷，例如，按壓了控制板上的一個(gè)中斷鍵、設(shè)置的定時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間周期到。（4）輸入輸出中斷。輸入輸出控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)外圍設(shè)備完成了輸入輸出操作或在執(zhí)行輸入輸出操作時(shí)通道或外圍設(shè)備產(chǎn)生錯(cuò)誤而引起的中斷。（5）訪管中斷。它是正在運(yùn)行的進(jìn)程為了請求調(diào)用操作系統(tǒng)的某個(gè)功能而執(zhí)行一條“訪管指令”所引起的中斷。例如，用戶要求分配一臺(tái)外圍設(shè)備、要求分配一些主存區(qū)域。要求啟動(dòng)外圍設(shè)備讀一批數(shù)據(jù)等。6．給出中斷響應(yīng)的系統(tǒng)流程。答：每一個(gè)程序都要有一個(gè)程序狀態(tài)字（PSW）來刻畫本程序的執(zhí)行狀態(tài)，在單處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)用來存放當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的PSW的寄存器，該寄存器稱為“程序狀態(tài)字寄存器”。為了說明中斷響應(yīng)過程，我們區(qū)分三種PSW：（1）存放在程序狀態(tài)字寄存器中的PSW是當(dāng)前正占用處理器的進(jìn)程的PSW，稱“當(dāng)前PSW”。（2）出現(xiàn)中斷事件后，要由操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用處理器，讓中斷處理程序處理出現(xiàn)的中斷事件。我們把中斷處理程序的PSW稱“新PSW”，新PSW中存放著中斷處理程序的入口地址。（3）中斷處理程序在占用處理器前，必須把被中斷進(jìn)程的PSW保護(hù)好，以便該進(jìn)程在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候能使被中斷時(shí)的情況繼續(xù)執(zhí)行。把保護(hù)好的被中斷進(jìn)程的PSW稱“舊PSW”。當(dāng)中斷裝置發(fā)現(xiàn)中斷事件后，首先把出現(xiàn)的中斷事件存放到程序狀態(tài)字寄存器中的中斷碼位置，然后把程序狀態(tài)字寄存器中的“當(dāng)前PSW”作為“舊PSW”存放到預(yù)先約定好的主存固定單元中保護(hù)起來，再把已經(jīng)確定好的操作系統(tǒng)處理程序的“新PSW”送到程序狀態(tài)字寄存器，成為“當(dāng)前PSW”，這一過程稱“交換PSW”。中斷裝置通過交換PSW使被中斷進(jìn)程讓出處理器，且使處理器按照中斷處理程序的“新PSW”控制執(zhí)行。于是，中斷處理程序就占用了處理器，它先從保存好的舊PSW中取出中斷碼，分析發(fā)生的具體事件，從而可完成對(duì)中斷事件的處理。一個(gè)進(jìn)程占有處理器運(yùn)行時(shí)，可以由于各種不同的事件發(fā)生而被中斷。對(duì)各類不同的事件操作系統(tǒng)的處理是不同的，一般來說，對(duì)每一類事件都要有該類事件的處理程序，每一類處理程序都有一個(gè)“新PSW”。中斷裝置發(fā)現(xiàn)中斷事件后應(yīng)按中斷事件類讓相應(yīng)的中斷處理程序占有處理器，為此，可預(yù)先約定一些主存固定單元用來分別存放各類中斷處理程序的“新PSW”和由于各種不同原因被中斷的進(jìn)程的“舊 PSW”，發(fā)生哪類中斷事件就交換哪一類的新、舊PSW。具體處理過程如下：中斷裝置發(fā)現(xiàn)中斷事件后把中斷事件存入程序狀態(tài)字寄存器中當(dāng)前PSW的中斷碼位置；把當(dāng)前PSW保存起來，根據(jù)發(fā)生的事件類找出事件對(duì)應(yīng)的舊PSW位置（假設(shè)發(fā)生的是外部中斷事件），把當(dāng)前PSW保存到該位置上；把該類事件處理程序的新PSW送入程序狀態(tài)字寄存器，處理器就按這個(gè)新PSW控制處理該事件的中斷處理程序執(zhí)行。7．給出不同中斷事件的中斷處理程序的處理。答：各類中斷事件的處理原則大致如下：（1）硬件故障中斷事件的處理排除這類故障必須進(jìn)行人工干預(yù)，因此處理這類事件只能是輸出一些故障信息。例如，當(dāng)主存儲(chǔ)器的奇偶校驗(yàn)或海明校驗(yàn)裝置發(fā)現(xiàn)主存儲(chǔ)器讀寫錯(cuò)誤時(shí)，產(chǎn)生故障中斷事件，中斷處理程序要把訪問該主存單元的進(jìn)程狀態(tài)改成“等待干預(yù)”，向操作員報(bào)告出錯(cuò)主存單元的地址和錯(cuò)誤性質(zhì)。待操作員排除故障后重新啟動(dòng)進(jìn)程，使“等待干預(yù)”狀態(tài)的進(jìn)程變成“就緒”狀態(tài)。（2）程序中斷事件的處理程序中斷事件往往與程序的具體編制有關(guān)，不同的用戶對(duì)出現(xiàn)的事件可以有不同的處理要求，所以，中斷處理程序可把出現(xiàn)的事件轉(zhuǎn)交給用戶自行處理。如果用戶對(duì)發(fā)生的事件沒有提出處理辦法，那么操作系統(tǒng)就把發(fā)生事件的進(jìn)程名、程序斷點(diǎn)、事件性質(zhì)等報(bào)告給操作員。（3）外部中斷事件的處理用戶可以用控制板上的中斷鍵請求調(diào)用操作系統(tǒng)的某個(gè)特定功能。所以，當(dāng)按壓了一個(gè)中斷鍵產(chǎn)生一個(gè)外部中斷事件時(shí)，處理該事件的程序根據(jù)中斷鍵的編號(hào)把處理轉(zhuǎn)交給一個(gè)特定的例行程序。時(shí)鐘是操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度工作的重要工具，在UNIX系統(tǒng)中，硬件按電源頻率每隔20毫秒產(chǎn)生一次中斷請求。處理程序累計(jì)時(shí)鐘中斷次數(shù)用來調(diào)整日歷時(shí)鐘時(shí)間。只要在開機(jī)時(shí)置好開機(jī)時(shí)刻的年、月、日、時(shí)、分、秒，以后根據(jù)時(shí)鐘中斷的次數(shù)可計(jì)算出當(dāng)前的時(shí)間。也可把時(shí)鐘作為定時(shí)鬧鐘，先確定一個(gè)定時(shí)時(shí)間，只要把當(dāng)前的日歷時(shí)鐘時(shí)間與定時(shí)的時(shí)間相加就得到喚醒時(shí)間，處理程序每隔一段時(shí)間（例如1秒鐘）把日歷時(shí)鐘時(shí)間與喚醒時(shí)間比較，當(dāng)日歷時(shí)鐘時(shí)間=喚醒時(shí)間，就表示定時(shí)的時(shí)間到了，起到鬧鐘的作用。（4）輸入/輸出中斷事件的處理 I/O中斷通常包括：I/O正常結(jié)束和I/O錯(cuò)誤，不同的情況系統(tǒng)采用不同的處理方法，詳見第五章的介紹。（5）訪管中斷事件的處理這類中斷事件表示正在運(yùn)行的進(jìn)程要調(diào)用操作系統(tǒng)的功能，中斷處理程序可設(shè)置一張“系統(tǒng)調(diào)用程序入口表”，中斷處理程序按系統(tǒng)調(diào)用類型號(hào)查這張入口表，找到相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用程序的入口地址，把處理轉(zhuǎn)交給實(shí)現(xiàn)調(diào)用功能的程序執(zhí)行。綜上所述，在多數(shù)情況下，中斷處理程序只需作一些保護(hù)現(xiàn)場。分析事件性質(zhì)等原則性的處理，具體的處理可由適當(dāng)?shù)睦谐绦騺硗瓿?。因此，中斷處理程序可以?chuàng)建一些處理事件的進(jìn)程，具體的處理就由這些進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)。8．給出系統(tǒng)總體上的中斷處理過程。答：CPU每執(zhí)行完一條指令就去掃描中斷寄存器，檢查是否有中斷發(fā)生，若沒有中斷就繼續(xù)執(zhí)行下條指令；若有中斷發(fā)生就轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。中斷處理過程可粗略的分為以下四個(gè)過程：（1）保護(hù)當(dāng)前正在運(yùn)行程序的現(xiàn)場。（2）分析是何種中斷，以便轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。（3）執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。（4）恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場。9．進(jìn)程控制塊（PCB）中應(yīng)該包括哪些內(nèi)容，其作用是什么？答：進(jìn)程控制塊是用以記錄進(jìn)程有關(guān)信息的一塊主存，其中登記著諸如：進(jìn)程標(biāo)識(shí)、進(jìn)程狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、中斷現(xiàn)場保護(hù)區(qū)、所占資源等信息。它是由系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程分別建立的，并且在進(jìn)程結(jié)束其生命期時(shí)由系統(tǒng)將相應(yīng)的PCB撤消，PCB是進(jìn)程存在的標(biāo)識(shí)。10．進(jìn)程在系統(tǒng)中有哪幾種基本狀態(tài)，狀態(tài)如何發(fā)生變化？答：通常一個(gè)進(jìn)程至少有三種不同的狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)、等待狀態(tài)。（1）運(yùn)行狀態(tài)（Running）：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程正在處理機(jī)上運(yùn)行時(shí)，稱其處于運(yùn)行狀態(tài)。（2）就緒狀態(tài)（Ready）：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程具備了運(yùn)行條件，一旦獲得處理機(jī)即可運(yùn)行，稱此進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。（3）等待狀態(tài)（Blocked）：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程由于等待某事件的發(fā)生（如I/O完成）而不能運(yùn)行時(shí)，稱此進(jìn)程處于等待狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程被建立時(shí)，通常處于就緒狀態(tài)，三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程可以由下圖描述。1．什么是中斷？CPU對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生的異步事件的響應(yīng)。2． 試述分區(qū)管理方案的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：算法較簡單，實(shí)現(xiàn)較容易，內(nèi)存開銷較少，存儲(chǔ)保護(hù)措施簡單。缺點(diǎn)：內(nèi)存使用不充分，存在較嚴(yán)重的碎片問題。34．進(jìn)程調(diào)度中“可搶占”和“非搶占”兩種方式，哪一種系統(tǒng)的開銷更大？為什么？ 可搶占式會(huì)引起系統(tǒng)的開銷更大。（2分）可搶占式調(diào)度是嚴(yán)格保證任何時(shí)刻，讓具有最高優(yōu)先數(shù)（權(quán)）的進(jìn)程占有處理機(jī)運(yùn)行，因此增加了處理機(jī)調(diào)度的時(shí)機(jī)，引起為退出處理機(jī)的進(jìn)程保留現(xiàn)場，為占有處理機(jī)的進(jìn)程恢復(fù)現(xiàn)場等時(shí)間（和空間）開銷增大。（2分）（注：不寫空間開銷也可。）35．一個(gè)含五個(gè)邏輯記錄的文件，系統(tǒng)把它以鏈接結(jié)構(gòu)的形式組織在磁盤上，每個(gè)記錄占用一個(gè)磁盤塊，現(xiàn)要求在第一記錄和第二記錄之間插入一個(gè)新記錄，簡述它的操作過程。從文件目錄中找到該文件，按址讀出第一個(gè)記錄；（1分）取出第一個(gè)記錄塊中指針，存放到新記錄的指針位置；（1分）把新記錄占用的物理塊號(hào)填入第一個(gè)記錄的指針位置；（1分）啟動(dòng)磁盤把第一個(gè)記錄和新記錄寫到指字的磁盤塊上。（1分）36．在spool系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一張“緩輸出表”，請問哪些程序執(zhí)